JPH03809B2 - - Google Patents

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JPH03809B2
JPH03809B2 JP17164082A JP17164082A JPH03809B2 JP H03809 B2 JPH03809 B2 JP H03809B2 JP 17164082 A JP17164082 A JP 17164082A JP 17164082 A JP17164082 A JP 17164082A JP H03809 B2 JPH03809 B2 JP H03809B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mos transistor
gate
electronic switch
slope
back gate
Prior art date
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Expired
Application number
JP17164082A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5961224A (ja
Inventor
Shinya Sano
Kenzo Nakajima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP17164082A priority Critical patent/JPS5961224A/ja
Publication of JPS5961224A publication Critical patent/JPS5961224A/ja
Publication of JPH03809B2 publication Critical patent/JPH03809B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H03K17/6872Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor using complementary field-effect transistors

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、切換えノイズを改善したCMOSIC
構造の電子スイツチに関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、オーデイオ機器等では、信号の切換手段
として、機械的なスイツチから操作感覚に優れ、
デザイン上の配置の自由度があり、またマイコン
による制御が容易な電子スイツチが多く用いられ
るようになつて来た。
その中でも、PチヤンネルMOSトランジスタ
とNチヤンネルMOSトランジスタとを組合わせ
たCMOS構造のものが主流になつている。
第1図に、従来のCMOS構造の電子スイツチ
の代表的な回路例を示す。
第1図において、1,2はそれぞれ主スイツチ
を構成するNチヤンネルおよびPチヤンネル
MOSトランジスタ、3はインバータ、4,5は
それぞれ主スイツチの入力端子および出力端子、
6は制御入力端子、7,8はそれぞれNチヤンネ
ルMOSトランジスタ1のバツクゲートと主スイ
ツチの入力端子4との間を断続するためのスイツ
チを構成するNチヤンネルおよびPチヤンネル
MOSトランジスタ、9は上記バツクゲートと負
側電源との間を断続するためのスイツチを構成す
るNチヤンネルMOSトランジスタである。
第1図に示す電子スイツチの動作について説明
する。
まず、制御入力端子6がハイレベルの時にはN
チヤンネルMOSトランジスタ1とPチヤンネル
MOSトランジスタ2は共に導通し、主スイツチ
は導通状態になる。この時、MOSトランジスタ
7,8は導通状態となり、MOSトランジスタ9
は開放状態となるため、MOSトランジスタ1の
バツクゲートは主スイツチの入力端子4につなが
る。
つぎに、制御入力端子6がローレベルになる
と、逆に主スイツチは開放状態となり、また
MOSトランジスタ1のバツクゲートは負側電源
とつながる。
上述のように、主スイツチが導電状態の時に、
MOSトランジスタ1のバツクゲートを主スイツ
チの入力端子4につなぐのは、MOSトランジス
タ1のソース、ドレイン、ゲートとバツクゲート
との間の空乏層による非線形容量成分のためにひ
ずみが発生することを防止するためであり、ま
た、主スイツチが開放状態の時にMOSトランジ
スタ1のバツクゲートを負電源につなぐのは、
MOSトランジスタ1を十分に開放状態にするた
めである。
ところで、第1図に示すような従来の電子スイ
ツチでは、スイツチを切換える時に、主スイツチ
を構成する両MOSトランジスタ1,2のゲート
とチヤンネル間およびNチヤンネルMOSトラン
ジスタのバツクゲートとチヤンネル間の容量を介
して、ゲートやバツクゲートの急激な電圧変化が
チヤンネルの方へ漏れることにより、切換えノイ
ズが発生するという問題があつた。
発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解決するもので、
スイツチの切換え時に切換えノイズの発生しない
CMOS構造の電子スイツチを提供することを目
的とする。
発明の構成 本発明によるCMOS構造の電子スイツチは、
NチヤンネルMOSトランジスタのゲートとPチ
ヤンネルMOSトランジスタのゲートとをゆるや
かな傾斜を持たせて変化させ、さらに上記MOS
トランジスタのバツクゲートを電源と主スイツチ
入力端子間でゆるやかな傾斜を持たせて変化させ
るとともに、上記バツクゲートを、傾斜電圧のゼ
ロクロス点で切換えることにより、切換えノイズ
が発生しないようにしたものである。
実施例の説明 第2図に、本発明の一実施例を示す。第2図に
おいて、1〜9は第1図の同番号のものに対応し
ており、10はNチヤンネルMOSトランジスタ
9と共にスイツチを構成するPチヤンネルMOS
トランジスタ、11〜16および17〜22はそ
れぞれスロープ信号発生手段を構成するインバー
タ、定電流源、電流スイツチ用Nチヤンネルおよ
びPチヤンネルMOSトランジスタおよびコンデ
ンサ、23は比較器、24はインバータ、25は
抵抗、26は正側電源端子、27は負側電源端
子、28,29はそれぞれコンデンサ16,22
接続用の端子、30はグランド端子、31は1〜
30を含む電子スイツチを構成するCMOS構造
のICである。また、第2図において、A〜Fは
回路の各ノードを示す。
以上のように構成された本実施例の電子スイツ
チの動作について、第3図に示す各ノードの電圧
波形を参照しながら説明する。なお、第3図にお
いて、a〜fは第2図の各ノードA〜Fの電圧波
形であり、VDDは正側電源電圧、VSSは負側電源
電圧である。
まず、制御入力端子6すなわちノードAの電圧
が第3図aに示すように時刻t1にローレベル(以
下Lと略す)からハイレベル(以下Hと略す)に
変化すると、MOSトランジスタ14はOFF、1
5はONとなつてコンデンサ16は定電流源13
によつて充電されるためノードBの電圧は第3図
bに示すように上り傾斜で変化して行き、また、
MOSトランジスタ20はON、21はOFFとな
つてコンデンサ22は定電流源18によつて放電
されるためノードCは第3図cに示すように下り
傾斜で変化して行く。
このノードB,Cの電圧でMOSトランジスタ
1,2のゲートを駆動しているため、MOSトラ
ンジスタ1,2で構成される主スイツチは除々に
OFFからONに変化して行く。
そして、ノードBの電圧が時刻t2にグランド電
圧(OV)に達すると、比較器23の出力点すな
わちノードDの電圧は第3図dに示すようにLか
らHに変化し、ノードEの電圧は第3図eに示す
ようにHからLに変化する。このノードD,Eの
電圧によつてスイツチを構成するMOSトランジ
スタ7,8および9,10が駆動されるため、
MOSトランジスタ1のバツクゲートすなわちノ
ードFはノードB側から入力端子4側へ切換わ
る。その結果、ノードFの電圧は第3図fに示す
ような波形になる。但し、第3図の波形fは入力
端子4の電圧がグランドレベルとなつている場合
を示している。
そして時刻t2の後も、ノードBとCの電圧は変
化を続け、それぞれVDDおよびVSSに到達し、主
スイツチは完全なON状態になる。
つぎに、ノードAの電圧が時刻t3にHからLに
変化すると、上で述べた動作と逆の動作で、時刻
t4にノードFが入力端子4側からノードB側へ切
換わつて除々にVSSに向つて変化すると共に主ス
イツチも徐々にONからOFFへ変化して行く。
以上のように、本実施例によれば、主スイツチ
を構成するMOSトランジスタ1,2のゲート電
圧をゆるやかに変化させ、さらにMOSトランジ
スタ1のバツクゲート電圧もゆるやかに変化させ
ているために、切換え時のゲート、チヤンネル間
およびバツクゲートチヤンネル間容量を介した切
換えノイズが発生しない。
また、MOSトランジスタ1のバツクゲートを
ノードBの電圧と入力端子4の電圧が等しくない
所で切換えた場合は、切換え時にその電圧差だけ
バツクゲートの電圧が急激に変化するため、それ
がバツクゲートとチヤンネル間の容量を介して切
換えノイズとなつて現れてくるが、本実施例では
少くとも入力端子4の信号レベルが非常に小さい
(すなわち、ほぼグランド電位)の場合は、バツ
クゲートはノードBと入力端子4が同電位の時に
切換わるようになつているため、切換えノイズは
発生しない。
ところで、このような電子スイツチをオーデイ
オ信号の切換えに使用する場合、信号レベルが大
きい時には切換えノイズはあまり気にならない
が、信号レベルが小さい時や、無信号時には非常
に気になる。したがつて、特に信号レベルが小さ
い時に切換えノイズが小さくなる本実施例は効果
的である。また、信号レベルが大きい時に切換え
を行つた場合、例えば第3図のt1〜t2の所、また
はt3〜t4の所で、入力端子4の電圧がバツクゲー
トすなわちノードFの電圧よりも低くなることが
起こり得る。その時には、MOSトランジスタ1
のソース(またはドレイン)とバツクゲート間が
順バイアスとなり、順方向電流が流れるため、
CMOS構造の中でラツチアツプ現象を起こす危
険性がある。そこで、第2図に示す本実施例で
は、抵抗25を挿入することにより順方向電流値
を制限して、ラツチアツプ領域に到ることを防止
している。なお、この抵抗25の挿入位置は、
MOSトランジスタ1のバツクゲートとスイツチ
9,10間でも同様の効果がある。
なお、第2図の実施例におけるスロープ信号発
生手段11〜16および17〜22については、
第4図に示すように、定電流源12と18および
13と19を共通にしても良いし、第5図に示す
ように、定電流源12,13,18,19と電流
スイツチ用MOSトランジスタ14,15,20,
21との位置を入れ替えても良い。
また、主スイツチ用MOSトランジスタ1,2
は通常大きな面積のものが用いられるため、その
ゲート容量はかなり大きい。そこで、この容量を
コンデンサ16,22の代りに用いることも可能
である。ところで、入力端子4に加わる信号にオ
フセツトがある場合や、比較器23にオフセツト
がある場合や、比較器23を含めたその以降の回
路の時間遅れなどにより、バツクゲートをノード
Bと入力端子4との間で切換える時、双方の電圧
が必ずしも完全に同電位であるとは限らない。そ
こで、もし切換え時にスイツチ7,8とスイツチ
9,10が同時にONとなる期間があつた場合
は、その時、入力端子4とノードBとは一瞬つな
がり、そのため入力端子4の電圧はノードBの電
圧に引つぱられて、切換えノイズを発生すること
がある。
そのため、スイツチ7,8とスイツチ9,10
とは同時にONにはならないように駆動する必要
がある。
第6図に、スイツチ7,8とスイツチ9,10
とが同時にONにならないように駆動するための
駆動回路例を示す。第6図において、32〜35
はインバータ、36はNANDゲート、38は
NORゲート、37,39はインバータ、Iはイ
ンバータ35の出力ノード、G7〜G10はそれ
ぞれMOSトランジスタ7〜10のゲートにつな
がるノードである。
第7図に第6図のノードD、インバータ32〜
34の出力、ノードI、ノードG〜G10の電圧
波形d、i1〜i3,i,g7〜g10およびスイツチの状
態hを示す。第7図のhにおいて、h1はスイツチ
9,10のON期間、h2はスイツチ7,8のON
期間を示す。
第7図からわかるように、第6図に示す駆動回
路を使用すれば、スイツチ7,8とスイツチ9,
10が同時にONになることはないためオフセツ
ト等による切換えノイズも防止することができ
る。
なお、第2図に示す実施例ではNチヤンネル
MOSトランジスタ1のバツクゲートを切換える
ようにしているが、CMOS構造によつては、P
チヤンネルMOSトランジスタ2のバツクゲート
を切換えることもあり、その場合も本発明は有効
である。
発明の効果 本発明は、主スイツチを構成するMOSトラン
ジスタのゲートおよびバツクゲートをゆるやかに
変化させ、しかも、上記バツクゲートをスロープ
信号と入力信号が同電位になつた所で切換えるこ
とにより、切換え時のノイズをなくすることがで
きる。さらに、MOSトランジスタのバツクゲー
トとスイツチ手段との間またはスイツチ手段とス
ロープ信号発生手段の出力端との間に抵抗を設け
ることにより、ラツチアツプを防止することがで
きる。さらに、バツクゲートを切換えるスイツチ
を同時ONの期間が生じないように(すなわち断
後接動作をするように)することにより、オフセ
ツトに起因する切換えノイズも防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電子スイツチの回路図、第2図
は本発明の一実施例の電子スイツチの回路図、第
3図は第2図の実施例の動作波形図、第4図およ
び第5図は本発明を構成するスロープ信号発生部
の他の実施例の回路図、第6図は本発明を構成す
るスイツチ手段の駆動部の他の実施例の回路図、
第7図は第6図の実施例の動作波形図である。 1,2……相補型のMOSトランジスタ、6…
…制御入力端子、7〜10……スイツチ手段、1
1〜16,17〜22……スロープ信号発生手
段、23……比較器、25……抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 制御入力信号によつて上り傾斜と下り傾斜の
    スロープ信号を作るためのスロープ信号発生手段
    と、上記上り傾斜と下り傾斜のスロープ信号によ
    つてそれぞれのゲートが駆動され、ソースとドレ
    インが互いに並列接続された相補型のMOSトラ
    ンジスタと、上記スロープ信号を基準電圧と比較
    するための比較器と、上記MOSトランジスタの
    バツクゲートを、上記比較器の出力信号によつ
    て、上記MOSトランジスタのソースまたはドレ
    インと上記スロープ信号発生手段の出力との間で
    切換えるためのスイツチ手段とで構成された電子
    スイツチ。 2 スロープ信号発生手段が、コンデンサと、上
    記コンデンサと正側電源との間および上記コンデ
    ンサと負側電源との間に接続され、互いに逆相の
    関係で断続される第1および第2の電流源とで構
    成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電子スイツチ。 3 コンデンサとして、スロープ信号によつてゲ
    ートが駆動されるMOSトランジスタのゲート容
    量を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の電子スイツチ。 4 MOSトランジスタのバツクゲートとスイツ
    チ手段との間、または、スイツチ手段とスロープ
    信号発生手段の出力端との間に抵抗を挿入したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子
    スイツチ。 5 スイツチ手段が断後接動作をするようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電
    子スイツチ。
JP17164082A 1982-09-29 1982-09-29 電子スイツチ Granted JPS5961224A (ja)

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JP17164082A JPS5961224A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 電子スイツチ

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JP17164082A JPS5961224A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 電子スイツチ

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JPS5961224A JPS5961224A (ja) 1984-04-07
JPH03809B2 true JPH03809B2 (ja) 1991-01-09

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